角模块的核心玩家都有哪些

NE时代新能源阅读: 5820更新于: 2025-11-20 09:48:25

当前纯线控电动车发展越来越快，与之相对应的角模块产品也越来越多。以轮毂电机作为动力源，并在轮边独立集成有转向系统、制动系统和悬架系统的分布式电驱车辆行驶单元被称为角模块。当前的角模块通常以“驱动-制动系统向轮内集成，转向-悬架系统向轮边集成”为技术特征。其能够有效拓宽车辆的性能边界，是分布式电驱底盘构型的前沿发展方向。

图片来源：智达智能线控底盘

按照拓扑结构特征可将当前的角模块构型分为三类：

◎第一类典型的构型是将转向自由度直接串入原有悬架的拓扑回路内，并通过主销转向器驱动。

◎第二类构型在悬架与转向节之间引入轭形构件以实现轮跳与转向自由度的解耦。

◎第三类构型将悬架系统回路与车身断开，令其完全依附于转向系，形成串联拓扑。

然而当前这些构型可以说各有各的问题，第一类也构型在单开链内集成多驱动副，这将导致不同运动相互耦合，承载能力差些。第二类构型解耦的构件会占据较大的轮边空间使悬架执行单元的布置困难。第三类构型支持角模块实现360°的转向范围，但存在垂向空间占用较大、转向臂与车架的连接点承受的弯矩过大、转向传动链长等缺陷。

本期内容就来看看角模块还有哪些问题有待解决、有哪些新技术新方向以及各家的角模块构型都是啥样！

01.

角模块都有哪些问题

上述简要概括了一下角模块的基本构型和分类，不难发现其实要实现角模块的最大化优势，线控技术是必不可少的。角模块和线控技术之间虽不是“必要”的关联，但它们是“天作之合”的互补关系，共同构成了下一代智能电动汽车底盘的终极形态。

图片来源：智达智能线控底盘

其中，转向系统是角模块的核心系统之一，与传统转向系统采用固定传动比，无法兼顾低速灵活性与高速稳定性相比，线控转向和主动转向技术通过动态调节转向传动比，可优化不同车速下的操控特性，能给角模块带来控制自由度的极大提升和响应速度的飞跃。

理论上是可以造一个不带线控转向的角模块（例如，只集成驱动和制动），或者造出一个只有线控技术但执行端是传统分散式部件的车。但如果没有线控技术，角模块的转向功能就需要通过机械转向柱来联动，这就限制了四个车轮转向角度的独立性和灵活性。只能说没有线控，角模块的潜力就被束缚。没有角模块，线控技术的优势就无法在底盘操控性上得到最极致的发挥。

图片来源：Protean Electric

主销电机转向技术适用于线控转向系统，通过电机直接驱动转向节实现转向，满足轮毂驱动角模块的布置需求，而电机主销转向系统须具备冗余架构，现阶段的冗余方案主要是双系统冗余，即双电机方案，两者相互独立工作或协同工作，满足系统冗余需求。

由于需要两个独立电机，重量、体积必然占用的空间会大，这也带来不少问题。首先就是簧下质量增加，汽车操控性下降。其次两个电机成本高，而且两个电机布置也较难，容易使转向节（也称羊角）承受的弯矩过大。

业内的解决方案主要是两种，一种是双三相电机，飞行汽车当前也在用这类电机，这种双三相的冗余设计可以独立或同时控制两个三相系统。另一种是采用双转子电机取代双电机，双转子系统需为同轴结构（具体方案可以看下文各家角模块内容），其主销轴线、电机输出轴线、转向助力系统的输出轴线重合。两种方案都有助于节约生产成本，减轻簧下质量。

轮毂电机也是掣肘角模块量产的问题之一，也可以说是当前最主要的问题。国内的角模块构型基本都是基于轮毂电机所开发，也就是将电机直接集成于车轮，具备单个车轮独立驱动的特性，省去了传动轴、差速器等部件。

图片来源：Protean Electric

目前，轮毂电驱动技术主要存在两种实现路径：轮毂直驱电动轮与轮毂减速电动轮。

◎轮毂直驱电动轮将电机直接集成于车轮内部，结构相对简单。然而，该方案为满足车辆驱动需求，对电机本身的功率与性能要求更为严苛，并依赖更复杂的控制系统，导致其制造与维修成本居高不下。

◎轮毂减速电动轮则在电机之外，进一步将减速器集成至车轮内。通过减速增扭，该方案能有效提升驱动效率与性能。但其代价是面临着更为复杂的制造与装配工艺挑战。当前，该技术路线的研发难点尤为突出，主要体现在两大方面：一是电机、减速器与制动器三者的一体化集成设计；二是在极其有限的轮毂轴向空间内完成所有部件的紧凑布局。

除线控转向技术与轮毂电机外，角模块在实际应用中仍面临若干有待解决的技术难题，其中最为突出的是电动驱动系统与悬架系统之间的空间布置矛盾。在新能源汽车的角模块设计中，为提升整车动力性能，通常需配备较大尺寸的轮毂电机。尽管大尺寸电机有助于实现更强的动力输出，但其体积也显著侵占了轮辋内部空间，导致悬架下控制臂的球销点无法有效伸入轮辋内部，进而引起主销偏置距增大。主销偏置距的增大不仅削弱了车辆的操纵稳定性与行驶舒适性，也对整车的安全性构成潜在威胁。

为减小主销偏置距，传统做法是缩小轮毂电机的尺寸。然而，电机尺寸的减小将不可避免地限制其功率输出与驱动性能，从而影响整车的动力表现。因此，如何在保持轮毂电机高性能的同时，有效控制主销偏置距，实现驱动性能与底盘操控品质的协同优化，也是角模块技术进一步发展所面临的核心挑战。

角模块的集成控制也是个问题，当前电动车辆的各部件基本独立控制，只由整车控制器做很少功能的协同控制。当前角模块的系统架构中，整个系统通常设有一个中央控制器，通过控制器局域网（CAN）总线与各角模块内的多个分控制器相连，实现统一调控。这种架构虽功能完整，但也因将驱动、制动、转向等部件简单堆叠而存在明显不足，系统复杂度高、集成度低、控制器数量多。

02.

各家角模块的构型

国内其实做角模块的企业蛮多的，东风、华为、比亚迪、一汽、青山工业、阿克曼矩阵、智达智能这些都在做。国外的有舍弗勒、Protean Electric、欧摩威、Elaphe、REE等企业也在布局。

◎上述的双转子冗余设计就是青山的方案，其核心在于采用了双转子电机结合行星减速机构的动力系统，并通过同轴一体化设计，实现了大扭矩、高刚性、高平顺性的转向助力输出。内转子作为主驱动源，在常规工况下持续工作，提供基础转向助力。外转子作为辅助驱动源，在车辆低速挪车、路面崎岖或需要极大转向力等工况下智能接入，与内转子协同工作，共同输出峰值扭矩。车辆控制系统实时监控行驶状态，自动控制两个离合器的结合与分离，从而实现内、外转子工作模式的无缝智能切换。

输出轴采用分段式组合结构，并通过法兰盘与转向节坚固连接。这种设计相比单一实心轴，在同等空间约束下提供了更高的抗扭强度和结构可靠性，有效防止了高扭矩工况下的输出轴断裂风险。该主销转向装置通过转向节与集成了驱动电机的轮毂相连，并通过销轴与悬架叉臂和减震器实现铰接，共同构成一个完整的、功能高度集成的轮毂驱动角模块。

◎华为的角模块方案其核心创新点在于将各电机的控制功能高度集成于一个轮边控制器中。通过统一的通信接口、动力电池接口、低压电池接口及多个电流输出接口，实现对驱动、制动、转向及悬架电机的集中供电与控制。

其是将多个控制功能集成于单一轮边控制器，大幅减少控制芯片和独立控制器的数量。轮边控制器安装于车架，减轻簧下质量。通过硬件核间通信实现近端闭环控制，信号传递路径短，响应更及时，尤其在需要驱动、制动、转向、悬架协同工作的复杂场景中，能实现更精确的联合控制。同时采用双控制芯片架构（如一个控制驱动与悬架电机，另一个控制制动与转向电机），并具备相互监测与故障容错能力。例如，在制动控制芯片故障时，驱动控制芯片可指令驱动电机输出反向扭矩以实现制动冗余。

通过私有CAN总线实现四个角模块总成之间的直接通信，用于交互传感器数据和控制指令，实现分布式计算与协同决策。通过公有CAN总线与车辆其他系统（如MDC、VDC、BMS）连接。通过硬线连接或传感器接口直接接收关键传感器信号（如油门踏板、制动踏板、旋变传感器、夹紧力传感器等），实现“感算一体”。

每个角模块均可计算自身车轮或全部车轮的目标运动状态（驱动扭矩、制动力、转向角度），并通过主控制器或相互校验机制确保计算结果的一致性，从而提高决策安全性。此外，通过连接专用的手感控制单元，在转向时模拟传统方向盘的力反馈，提升驾驶体验。

◎Protean Electric的Protean 360+角模块其核心在于360度转向系统和轮毂电机，同时采用双关节悬架与线控转向，驱动制动集成设计。其旋转接口位于角模块主臂上方，可实现整轮360°无限制转向。其上接口与车身固定，下接口与模块臂连接。电机、液压单元及气动悬架的控制线缆经由该接口向下布线，沿模块臂延伸至轮毂内的第二静态接口，最终接入车轮电机单元。当模块臂进行全周旋转时，整个组件随之同步转动，从而彻底避免线缆缠绕或应力集中，保障系统长期可靠运行。

该系统搭载ProteanDrive专利轮毂电机，采用高度集成的永磁同步电机设计。电机与逆变器集成于同一总成，同时系统还整合了制动功能，摩擦制动盘与制动钳均内置在车轮内部，与电机的再生制动能力协同工作。单台PD18电机可输出高达1400 Nm扭矩与100 kW功率。

◎REEcorners角模块由带横向转向连杆的铝制上下控制臂，以及带线性螺旋弹簧的固定阻尼率双油压减震器组成。每个角模块还集成了一个轮毂、驱动桥和一只四活塞布雷博（Brembo）卡钳。所有车辆功能控制均已实现电气化（即线控驱动、线控转向和线控制动），扭矩矢量控制和后轮转向。位于底盘与方向盘之间，每个模块完全独立，由REEcenter ECU协调所有角模块功能。